Aiz skalpeļa: kā Gestala izmanto ultraskaņu, lai no jauna definētu smadzeņu-datora saskarni

Sacensībās par cilvēka prāta tiešu savienošanu ar digitālo infrastruktūru jau sen dominē augsto tehnoloģiju implanta tēls. No Ilona Maska Neuralink līdz Blackrock Neurotech klīniskajiem pētījumiem, augstas precizitātes smadzeņu-datora saskarņu (BCI) zelta standarts parasti ir prasījis neiroķirurgu un urbi. Tomēr jauns pretendents no Ķīnas strauji augošā neirotehnoloģiju sektora liek likmi uz to, ka BCI nākotne nav meklējama mikroshēmā, bet gan skaņas vilnī.

Gestala, jaunuzņēmums, kas radies Šanhajas un Pekinas augsta blīvuma pētniecības centros, aizsāk neinvazīvu pieeju, izmantojot fokusētu ultraskaņu. Apejot nepieciešamību pēc ķirurģiskas iejaukšanās, uzņēmuma mērķis ir atrisināt divus lielākos šķēršļus, ar kuriem saskaras BCI nozare: patērētāju bailes no smadzeņu operācijas un implantēto elektrodu ilgtermiņa bioloģisko noraidīšanu.

Izšķirtspējas plaisa: kāpēc ultraskaņa ir svarīga

Lai saprastu, kāpēc Gestala pieeja rada viļņošanos tehnoloģiju kopienā, vispirms ir jāsaprot pašreizējā BCI ainava. Līdz šim lietotājiem bija jāizvēlas starp divām galējībām. Vienā pusē ir elektroencefalogramma (EEG), kurā izmanto uz galvas ādas novietotus sensorus. Lai gan EEG signāli ir droši un viegli lietojami, tie ir pazīstami kā "izplūduši", līdzīgi kā mēģinājums klausīties konkrētu sarunu ārpus pārpildīta futbola stadiona. Galvaskauss darbojas kā masīvs elektrisko signālu slāpētājs.

Otrā galā ir invazīvie implanti. Tie nodrošina augstas izšķirtspējas datus, jo atrodas tieši uz nervu audiem, taču tie ir saistīti ar infekcijas risku, rētām smadzenēs un signāla pakāpenisku degradāciju, ķermenim mēģinot norobežoties no svešķermeņa.

Gestala ultraskaņas tehnoloģija ieņem daudzsološu vidusceļu. Ultraskaņas viļņi var izkļūt cauri galvaskausam ar daudz lielāku precizitāti nekā elektriskie signāli. Izmantojot fokusētu ultraskaņu (FUS), Gestala var mērķēt uz konkrētām nervu ķēdēm dziļi smadzenēs bez neviena griezuma. Tā ir atšķirība starp sienas vibrācijas sajušanu un lāzera izmantošanu, lai precīzi noteiktu vienu ķieģeli.

Kā darbojas Gestala tehnoloģija

Gestala sistēma balstās uz valkājamām austiņām, kas emitē zemas intensitātes fokusētas ultraskaņas impulsus. Šie impulsi nav paredzēti audu karsēšanai vai bojāšanai, bet gan lai fiziski iedarbotos uz neironu membrānām. Šis mehāniskais spiediens var ierosināt vai kavēt neironu darbību — procesu, ko sauc par neiromodulāciju.

Lai gan smadzeņu nodomu nolasīšana ar ultraskaņu ir sarežģītāka nekā to stimulēšana, uzņēmums izmanto funkcionālo ultraskaņas attēlveidošanu (fUSI). Šī metode izseko asins tilpuma un plūsmas izmaiņām smadzeņu mikrovaskulatūrā. Tā kā neironu darbība ir cieši saistīta ar asinsriti — fenomens, ko sauc par neirovaskulāro saistību —, Gestala algoritmi var atšifrēt šos modeļus, lai interpretētu lietotāja nodomus.

BCI metodoloģiju salīdzinājums

Lai redzētu, kur Gestala iekļaujas plašākā tirgū, ir lietderīgi salīdzināt galvenās smadzeņu-datora mijiedarbības metodes, kas tiek izstrādātas uz 2026. gada sākumu.

Ķīnas BCI ekosistēma

Gestala neeksistē vakuumā. Ķīnas valdība nesenajos piecgades plānos ir noteikusi "smadzeņu zinātni un smadzenēm līdzīgu intelektu" par galveno valsts prioritāti. Tas ir izraisījis vietējās konkurences pieaugumu, kurā par dominējošo stāvokli cīnās arī tādi uzņēmumi kā NeuraMatrix un Cloudminds. Tomēr Gestala koncentrēšanās uz neinvazīvo ceļu dod tai unikālu priekšrocību patērētāju tirgū.

Daudziem ideja par brīvprātīgu smadzeņu implantu ir nepieņemama. Piedāvājot "uzliekamu un noņemamu" risinājumu, Gestala pozicionē sevi nākotnei, kurā BCI izmantos ne tikai tie, kam ir medicīniska nepieciešamība, bet arī veseli indivīdi, kas vēlas uzlabot produktivitāti, vadīt viedās mājas vidi vai iesaistīties imersīvā virtuālajā realitātē.

Izaicinājumi pie horizonta

Neraugoties uz solījumiem, Gestala saskaras ar būtiskiem tehniskiem un ētiskiem šķēršļiem. Cilvēka galvaskausa biezums un blīvums katram cilvēkam ir atšķirīgs, kas nozīmē, ka ultraskaņas stari ir pastāvīgi jākalibrē, lai nodrošinātu, ka tie trāpa pareizajiem mērķiem. Turklāt uz asinsriti balstītu signālu latentums dabiski ir lielāks nekā gandrīz tūlītējiem elektriskajiem signāliem, ko uztver implanti. Tas varētu padarīt ultraskaņas BCI mazāk piemērotus ātrdarbīgām lietojumprogrammām, piemēram, konkurētspējīgām spēlēm vai reāllaika protēžu vadībai.

Pastāv arī "nervu privātuma" jautājums. Ja ierīce var nolasīt jūsu smadzeņu darbību caur austiņām bez jūsu piekrišanas, ietekme uz datu drošību ir pamatīga. Gestala ir paziņojusi, ka strādā pie šifrētiem "nervu parakstiem", lai nodrošinātu, ka dati paliek pie lietotāja, taču tiesiskais regulējums joprojām cenšas sekot līdzi tehnoloģijām.

Praktiski secinājumi: kam sekot līdzi turpmāk

Tā kā Gestala šī gada laikā virzās uz plašākiem klīniskajiem pētījumiem un potenciāliem patērētāju prototipiem, tehnoloģiju entuziastiem jāpatur prātā šādi punkti:

• Vērojiet latentumu: Ultraskaņas BCI panākumi būs atkarīgi no tā, cik ātri programmatūra spēs pārvērst asinsrites izmaiņas darbībā. Meklējiet atjauninājumus par to "signāla-nodoma" ātrumu.
• Formas faktoram ir nozīme: Lai neinvazīvs BCI kļūtu par galveno virzienu, tam jābūt ērtam. Pievērsiet uzmanību tam, vai Gestala austiņas joprojām ir masīvs laboratorijas rīks vai arī tās kļūst par kaut ko līdzīgu vieglām austiņām.
• Regulējuma atskaites punkti: Sekojiet līdzi NMPA (Ķīna) un FDA (ASV) apstiprinājumiem. Neinvazīvām ierīcēm parasti ir ātrāks ceļš uz tirgu, taču "neiromodulācijai" joprojām ir nepieciešama stingra drošības pārbaude.
• Hibrīda potenciāls: Nākotne varētu būt nevis vienas tehnoloģijas uzvara, bet gan kombinācija. Mēs varam redzēt "hibrīda BCI", kas izmanto EEG ātrumam un ultraskaņu dziļumam un precizitātei.

Gestala ceļojums atspoguļo maiņu BCI naratīvā. Kamēr pasaule ir bijusi pārņemta ar kiberpanka sapni par mikroshēmām smadzenēs, reālais izrāviens varētu būt daudz klusāks — vienkāršs skaņas impulss, kas ļauj mums sarunāties ar mūsu mašīnām, nepasakot ne vārda.

Avoti

• Nature Communications: "Functional ultrasound imaging of human brain activity."
• South China Morning Post: "China's BCI industry and the push for non-invasive tech."
• IEEE Spectrum: "The Physics of Focused Ultrasound for Neuromodulation."
• TechNode: "Startups to watch in the Shanghai neurotech corridor."
• Frontiers in Neuroscience: "Comparison of BCI modalities: EEG vs. fUSI."